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2019年2月28日

張綺霞 STEM尖子

東涌天主教學校中三學生 製廉價水質監測器惠及全民

香港除了四面環海,也是屬於多山地形,被大大小小的河流包圍,隨着城市發展,這些河流有些變成了地下的渠道,有些則成為排放污水的明渠,還有極少數的,能保持原本的天然面貌,東涌河便是其中之一。

東涌天主教學校就在東涌河口,然而諷刺的是,裏面的學生很多都沒有親身接觸過這條河流,甚至不知道它存在。後來一眾學生參加考察計劃,才真正認識到這就在不遠處的自然美態,其中喜愛發明的中三學生方志傑,更自行組裝廉價水質監測器,同時編寫手機應用程式,希望未來能推廣予公眾使用,讓每個人都能成為河流保護者。

大嶼山發近年展急速,幸好東涌河未被波及,保留原初的水質和生態。東涌天主教學校外面,就是天然的東涌河口,而在該校就讀的學生大部分都是住在毗鄰的逸東邨,但從小到大,他們大多從未到過河邊,甚至不知道這條河存在。

方志傑也是同樣,「雖然就在隔壁,但我們都很少機會去。放假的時候我都是去外面的商場活動,很少去比較偏僻的地方。而且平常都要上學,沒有太多時間到處去。」

後來他與同學參加了綠色力量的「賞.識東涌河」計劃,到河畔考察各種生物和觀察水質,有了親身接觸的機會,才了解更多附近的地貌。「原來河口會有潮汐漲退的情況,潮退之後,我們就在河邊走動,沒有水的覆蓋,我們可以踩在泥上。河邊的泥因此比較濕和黏,每次去完,褲和鞋都會黏滿泥,很難清理。」

通常他們都是放學後穿着校服去考察,起初因為泥濘環境而抗拒,偶爾也會因為把校服弄髒而令媽媽有微言。

 

網上購買零件

經過多次考察後,方志傑開始喜歡上那裏的生物。他之前甚少機會接觸大自然,連去海灘挖蜆也未試過,對於在泥土上快速爬行、有一邊大鉗子的紅色小招潮蟹感到新鮮。「泥上面有很多洞口,招潮蟹都會從裏面走出來。」此外,他更第一次看到彈塗魚,「招潮蟹比較怕人,防護性高,見到有陰影飛過或有腳步聲,都立刻躲回洞穴中,人不能經常打擾。但彈塗魚很容易看見,潮退後魚就會在泥上彈吓彈吓,由於牠們有保護色,又沾滿泥,需要很好的專注力才能看見。」

他們要計算蟹、螺的數量和品種,了解牠們的生長情況,而這些生物都要有良好水質才能生存,因此他們也會測量水質。他們在河口考察,不時看見河口有膠樽、膠袋等塑膠垃圾,也曾擔心會影響生態。「就像人一樣,如果生活環境不好,也會容易生病和死亡。沒有好水質,牠們很難生存。」

因此在計劃中,他們學會了用底部打交叉的試管盛載河水,以看不看得清楚交叉,來判別河水污染程度。於是他想到,或許可以用更準確方法去量度,代替用肉眼判斷。生物科主任黃應昌知道他很喜愛發明,因此建議他研發一個簡單的水質測量裝置,幫助同學測量河中水質變化,「起初也覺得很有難度」。

但由於方志傑經常從網上購買內地的零件回港,自行建造不同裝置,很快就找到測量水質的工具,而且非常便宜,各式各樣都有,從測量水質混濁程度到檢查水中含氧量、沉澱物情況等。

由於對水質知識一無所知,他向師兄師姐請教當中原理。「例如測試水質可以有什麼指標、污染度的數值單位等。」最後他挑選了混濁度為指標,因為如果河流中有廢物排放,透過檢查水中懸浮物便能夠偵測出來。「我覺得這邊水質污染情況比較值得關注,測試含氧量等幫助不大。」於是他購買測試混濁度的用具,加上其他部分的零件,組裝成一個方便攜帶的測量裝置。

自行編寫程式

整個裝置包含兩個部分,其一是魚缸常用的測量器,用來測試水質的混濁程度,其二是一塊簡單的處理器開發板,可以用外置的手提充電器充電,負責為測量器供電和處理所得的數據,數值在換算後,也可透過上面WiFi的晶片連接互聯網,把結果傳輸到外國網站的伺服器儲存,再轉換成簡單易明的圖表。透過他所編寫的手機應用程式,就能即時看到圖表,了解測量數據的變化,從而得出水質變好或變差的結論。

「我採用的是外國伺服器,是因為我們仍沒有那麼多空間和資金去自行成立伺服器,所以要借助這個專門給網站開發者上傳、儲存、轉載數據的平台幫忙,它不只能處理水質的數據,還可以處理溫度和濕度的數據。」他更設定每15秒傳輸新數據,讓圖表能即時更新。「有了電話程式,就可隨時在不同位置、時間、地點看到數據。其他人可隨時監察河的變化,了解水質有否受污染。」

他表示,測量器本身是在魚缸使用,用來測量戶外水質變化,課堂上沒有任何組裝教學,都是透過請教師兄師姐才了解如何組裝。電話程式也是方志傑自學寫成,除了請教別人,他也自行上網查資料、了解計算方程式,才能明白當中的原理。整個發明過程用了兩星期。「每天放學回家做完功課和吃飯後就睡一會,到凌晨才起來研究,因為那時候比較靜,不會有什麼騷擾,更能集中精神。」

保留河流原貌

發明裝置後,他每個月都會帶到河中測量,看看成效。「看看運作是否正常。」在整條河流的上游、中游、下游、河口等,他們都建立起不同的監察點,抽取水質測量,有時更會直接把儀器放進河中。就他們測量的結果來看,暫時河的水質仍算不錯,維持清澈水平。他安慰地說:「也算理想。」

老師也打算將來在課堂中教導其他學生應用,了解水質污染問題,同時讓大家明白STEM的課題並不遙遠。黃老師說:「只是要處理身邊發生的問題,就可以成為研究題目。」

整個裝置從裝嵌到編寫程式,都是由方志傑一手一腳完成。雖然未曾參加過外面的比賽,但光是做出來,他已經覺得很滿足。他表示,這個發明仍有待完善。例如外置充電器太笨重,他打算以太陽能充電池代替,這樣就更方便在戶外使用。「如今的數值計算方法仍不是十分準確,只供參考,因為它始終是平價的物料,一定沒有貴價的測量儀器準確,但優點是所有材料都不算很貴,普通市民都能負擔,加起來不足港幣120元。」

他期望,一般市民也按照他的方法,買材料回去自行製作,再下載他所寫的程式,監察附近天然河流的水質,更關心身邊的環境污染問題。透過這工具,每個人都能變成水質監測者,及時測量到有哪些位置出現污染,「例如發現有誰在河中傾倒建築廢料」。

雖然有消息指河的另一邊將要興建低密度住宅,但目前來說仍未看到污染,也看不到有建築貼着河邊而建。「也擔心未來河流會輕易被破壞」,尤其是早前政府有意在東涌河興建河畔公園,變成景點之餘也推廣保育訊息。

「雖然未知興建的實際情況,也擔心會污染河道。很少人知道東涌河是如此美,許多人都是為了掘蜆才認識它,其實這裏的生態很豐富。我也希望河畔公園能變成一件好事,規劃好保護區保護當地生物,也讓更多人看看紅樹林生態。希望到將來,像我這樣年紀的新一代中學生,仍能看到河的原本面貌。」

 

 

方志傑小檔案

出生年份:2004

出生地點:香港

學歷:現正就讀東涌天主教學校中三

 

 

撰文:張綺霞

[email protected]

 

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